Курс arduino — логика

Собираем роботов и паяем платы: 9 курсов по Arduino и Raspberry Pi

На базе Arduino и Raspberry Pi можно собрать метеорологическую станцию, квардрокоптер, смарт-колонку с жестовым управлением и даже роботизированного котенка. Системы сделали разработку железа более доступной и легли в основу многих популярных девайсов с Kickstarter. Собрали 9 курсов по Arduino и Raspberry Pi, которые помогут быстро освоить принципы создания электроники.

На базе Arduino и Raspberry Pi можно собрать метеорологическую станцию, квардрокоптер, смарт-колонку с жестовым управлением и даже роботизированного котенка. Системы сделали разработку железа более доступной и легли в основу многих популярных девайсов с Kickstarter. Собрали 9 курсов по Arduino и Raspberry Pi, которые помогут быстро освоить принципы создания электроники.

В чем отличия Arduino и Raspberry Pi

Arduino — это платформа с открытым кодом для создания электронных девайсов, которая состоит из программной и аппаратной частей. Платы Arduino используют для создания прототипов и полноценных устройств. Основа системы — микроконтроллер, который считывает команды: например, при попадании света на сенсор включается двигатель, а при нажатии кнопки зажигается светодиод. Разработчики используют язык программирования Arduino (на основе Wiring) и среду разработки Arduino Software (IDE), основанную на Processing.

Изначально Arduino создавался для студентов, у которых нет опыта в прототипировании и разработке электроники. Но постепенно коммьюнити росло, а девайс стали использовать не только новички, но и инженеры для ускоренной сборки прототипов. На базе Arduino сегодня собирают 3D-принтеры, носимые устройства, робототехнику и даже оборудование для научных исследований.

Достоинства Arduino:

  • относительная дешевизна по сравнению с другими платформами микроконтроллеров, а также простая ручная сборка;
  • работа в операционных системах Windows, MacOS и Linux;
  • низкий порог входа, но при этом гибкость и неограниченные возможности за счет открытого исходного кода.

Raspberry Pi — это полноценный одноплатный ПК, к которому можно подключить дисплей, клавиатуру и другие аксессуары. Изначально его создавали для обучения детей информатике, но со временем экосистема разрослась, а компьютер стали применять даже для майнинга биткоинов. Команда Raspberry Pi управляет одноименным благотворительным фондом, который популяризует разработку железа, а также выпускает десятки девайсов — в том числе микроконтроллер Pico (конкурент Arduino). Бренд также разработал свою операционную систему Raspberry Pi OS. А для программирования на Pico используется MicroPython или C.

Достоинства Raspberry Pi:

  • возможность собирать комплексные устройства — от сервера для Minecraft до пиратской радиостанции;
  • развитое коммьюнити, которое постоянно растет;
  • доступ к обучающим материалам — компания занимается просветительской деятельностью и постоянно выпускает и обновляет пособия;
  • демократичная цена.
Курсы по Arduino и Raspberry Pi

Специализация «Введение в программирование интернета вещей (IoT)» (Coursera)

Специализация на Coursera состоит из шести курсов: модули разбирают принципы работы с Raspberry Pi и Arduino, основы создания IoT-устройств, а на финальном этапе студенты создают собственную embedded-систему на базе микроконтроллеров. Автор курса — магистр и доктор компьютерных наук Калифорнийского университета в Ирвайне — Йен Харрис. Он регулярно участвует в конференциях по разработке железа, а также работает с языком программирования Go, C и Python.

Для обучения пригодятся базовые знания программирования и понимание принципов электроники. По итогу обучения вы создадите проект, которые сможете презентовать будущим работодателям.

Рейтинг: 4,7

Продолжительность: 6 курсов (ориентировочно 6 месяцев).

Arduino шаг за шагом: начало (Udemy)

Курс, созданный электроинженером Питером Далмарисом, отлично подойдет новичкам, которые хотят вступить в ряды hardware-мейкеров. На лекциях вы узнаете, как собирать девайсы на Arduino и программировать в Arduino IDE, запускать простые команды, например, выводить текст на ЖК-дисплей или активировать светодиод. Кроме того, Далмарис объясняет, на какие этапы делится процесс разработки электроники, а заодно обучит полезным приемам.

По итогу вы сможете собирать датчики и приборы, которые могут измерять влажность, воспроизводить музыку и определять присутствие человека в комнате.

Рейтинг: 4,6

Продолжительность: 16,5 часов.

Буткэмп по Arduino: обучение через проекты (Udemy)

Ускоренный курс предлагает за 10 часов создать с нуля 15 проектов на Arduino. Следя инструкциям электроинженера и преподавателя Ли Ассама, вы соберете машинку с дистанционным управлением, мобильный телефон, игровую приставку и мини-метеостанцию, а главное, научитесь создавать более комплексные проекты.

Ассам расскажет, как применять ультразвуковые датчики, драйверы и модули, в том числе Bluetooth / Wi-Fi / GSM, для создания рабочих прототипов электроники. Лекции сгруппированы по сложности: новичкам стоит начинать с проектов попроще, а более продвинутые слушатели могут сразу приступать к сборке машины с дистанционным управлением.

Рейтинг: 4,6

Продолжительность: 9,5 часов.

Основы электроники для мейкеров (Udemy)

Курс для продолжающих мейкеров поможет перейти от игрушечной сборки к серьезным проектам в сфере электроники. Лекции помогут разобраться в правилах Кирхгофа и законе Ома, а также научиться правильно подбирать диоды, резисторы и транзисторы.

Занятия рассчитаны на разработчиков, которые уже начали экспериментировать с Arduino и Raspberry Pi, но хотят перейти на новый уровень. Как отмечают слушатели: «Теперь я не боюсь сжечь свои Arduino и Raspberry Pi. Спасибо учителю — он реально ведет тебя к успеху».

Рейтинг: 4,5

Продолжительность: 7,5 часов.

Создаем платы самостоятельно (Udemy)

Автор курса Роберт Феранек — ютубер и лектор, который на протяжении многих лет проектировал материнские платы на базе процессоров Intel, AMD и VIA, а его видеоролики о разработке железа собрали более 4 миллионов просмотров.

На занятиях вы примерно за 15 часов разберетесь, как создавать платы на Arduino самостоятельно. Курс научит не только создавать прототипы, но и работать с ПО (Altium), а также готовить плату к производству — например, составлять BOM (список компонентов) и готовить техническую документацию. Программа подойдет как новичкам, так и продолжающим, а еще будет полезна фаундерам, которые строят hardware-стартапы и хотят лучше ориентироваться в производстве.

Рейтинг: 4,7

Продолжительность: 14,5 часов.

Комплект курсов по Arduino (LinkedIn)

Платформа LinkedIn Learning собрала подборку из 11 курсов, которые помогут освоить все аспекты работы с Arduino. Как устроены электрические цепи, как настраивать микроконтроллеры, монтировать комплектующие, настраивать интерфейс, программировать на C, собирать и паять прототипы — лекции разбирают все этапы создания девайсов.

Курсы можно осваивать в комфортном ритме, а по итогу платформа выдаст сертификат.

Основы программирования и hardware-разработки на Arduino (Udemy)

Носимые устройства, роботы IoT-девайсы — это лишь часть проектов, которые можно освоить на курсе электроинженерии. Программа занятий составлена Шоном Хаймелом, инженером-электриком, который называет себя «инженерным супергероем».

Лекции охватывают основы электротехники, а также принципы программирования на C / C ++, работу с макетной платой и комплектующими (диодами, приводами). Большинство хвалит курс за хорошую структуру, понятные объяснения и полезные лайфхаки для разработчиков железа. Кстати, продукт создан при участии коммьюнити мейкеров Hackster — это еще один плюс.

Рейтинг: 4,6

Продолжительность: 7 часов.

Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера (Сoursera)

Как полить цветок из другого города и изготовить материальный объект меньше, чем за час? На эти вопросы отвечает курс по прототипированию от МФТИ. Несмотря на специфику вуза, авторы не грузят слушателей формулами и сложными концепциями, а знакомят с основами механики, электроники и программирования. По итогу занятий вы соберете несколько электросхем, научитесь управлять 3D-принтером, создадите сайт для своего девайса и да, научитесь поливать цветы, находясь в другом городе.

Курс не требует специальных знаний. Но плюсом будут навыки программирования и владение английским языком на уровне чтения технической документации. Главный недостаток программы — сложные тесты, которые построены не очень логично: из-за этого не всегда удается выбрать правильный ответ и нужно угадывать, что имели в виду авторы.

Рейтинг: 4,9

Продолжительность: 18 часов.

Проектируем и прототипируем Embedded-системы на Raspberry Pi (FutureLearn)

Курс будет полезен, в первую очередь, преподавателям, которые обучают школьников электромеханике и робототехнике. Вы узнаете, как «препарировать» hardware-продукт на составные элементы, а затем с нуля создать нечто похожее, а заодно выясните, чем встроенные системы отличаются от классических ПК. Кроме того, курс раскрывает основные процессы итеративного дизайна — как улучшать продукт на стадии прототипирования и получать более качественный результат. Курс разработан Raspberry Pi Foundation при участии Google и специально создан для популяризации электроинженерии в школах и не только.

Albion76 › Блог › Опыт изучения Arduino. Пост третий. Кнопка, функции записи и чтения. Версия исправленная и дополненная.

Доброго времени суток!

Огромное спасибо Сергею ( 996034 ) за объективную критику и полезные советы.

Наверное, 90% людей, желавших стать программистами, не стали программистами, потому что слишком много надо выучить, запомнить прежде чем эти знания начнут воплощаться в нечто реальное законченное и интересное. Я хочу по мере изучения программирования, электроники, логики и т.п. сразу получать какие-то практические результаты, дабы не отбить в себе (а может и в тех, кто это читает) интерес к освоению микропроцессорной техники.
В прошлых статьях я рассказал про подключении Arduino к компьютеру и интерфейс среды разработки. А сейчас я расскажу, как научился управлять миром светодиодом на плате Arduino при помощи простейшей тактовой кнопки.
Для экспериментов в этой статье мне понадобится ранее подключенная к компьютеру плата и обычная тактовая кнопка без фиксации. Принцип её действия прост до неприличия: нажали на кнопку — электрическая цепь между ее выводами замкнулась, отпустили — цепь разомкнулась. Как водопроводный кран: открыли — потекла вода, закрыли — поток прекратился. Наверное, самое распространенное применение кнопки с таким принципом работы — это дверной звонок. Можно еще привести, как пример, кнопки в лифте. Принцип действия ровно тот же.

Чтобы присоединить кнопку к плате, я припаял к ней два проводка с разъемами. Найти такие можно в любом старом системном блоке компьютера. Ими подключались к матплате кнопки, индикаторы и т.п.
Я подключил кнопку к контакту цифрового ввода/вывода №2 и минусом питания (GND). Пока кнопка не нажата, на этом выводе будет примерно 5 В, когда кнопка нажата — это напряжение будет падать до нуля. В целом напряжения выше 3 В контроллер расценивает, как логическую единицу, а ниже 1,5 В, как логический ноль. Промежуток между 1,5 В и 3 В называется зоной гистерезиса.

Читайте также  Что такое avr микроконтроллер?

Состояние входа в этой зоне зависит от того, снижалось или повышалось напряжение. Допустим, если напряжение повысилось с 0 до 2,5 В, то контроллер это считает логическим нулем, а если понизилось, например, с 4-х до тех же 2,5 В, то это будет логической единицей. Сделано это для того, чтобы при пограничном значении напряжения, состояние входа не менялось с нуля в единицу в хаотичном порядке.

С теорией всё. Немного практики. Задача простая: нажали кнопку — светодиод загорелся, отпустили — погас,
но даже для такой простой задачи придется написать программу (применительно к Arduimo IDE — скетч).

И вот на этом этапе обычно комментаторы начинают сыпать на голову автора помидоры с формулировкой: тексты скетчей нужно выкладывать в облако, а в тексте поста давать ссылку для скачивания. НЕТ. Не угадали. Такого не будет. Я каждый символ скетча набираю с клавиатуры. Так хоть что-то остается в голове. Того же и Вам настоятельно рекомендую. А если Вы опытный программист микроконтроллеров, то быстрее напИшите этот скетч самостоятельно, чем затратите время на скачивание, да и вообще опытный программист едва ли будет читать мою писанину.
Теперь опишу, что делает каждая строка. Я постарался написать скетч, как можно компактнее, если Вы знаете как это сделать еще проще, напишите в комментарии. Скетч состоит из двух основных функций:
void setup() <> — все команды, расположенные между фигурных скобок исполняются 1 раз и потом начинается выполнение второй, описанной здесь, функции. В этом блоке обычно проводятся все настройки, которые нужно сделать единожды перед выполнением основной функции скетча.
void loop() <> — основная функция скетча, все команды, расположенные между фигурных скобок исполняются друг за другом, а потом снова с первой команды после символа «<". И так бесконечно по кругу. Это называется бесконечным циклом.

На приведенной блок-схеме алгоритма цикла в начале него стоит проверка выполнения какого-либо условия: если оно соблюдается, то выполняются команды в теле цикла, если не соблюдается, то выполнение программы переходит к командам, которые следуют за циклом. Тема цикла очень обширна и рамках данной статьи рассматриваться не будет.
Далее в моём скетче встречается команда pinMode(2, INPUT). Эта команда даёт задание контроллеру считать 2-ю ножку Arduino входом. К этой ножке у нас подключена кнопка. Команда pinMode(13, OUTPUT) даёт задание контроллеру считать ножку 13-ю выходом. К этой ножке подпаян светодиод на плате. Если обобщить, то первая цифра в скобках — это номер цифрового входа (может быть от 1 до 19), после запятой следует константа INPUT (если ножка используется как вход) или OUTPUT (если ножка используется как выход). Эти константы пишутся для наглядности, по крайней мере для тех, кто понимает английский. На практике эти константы могут быть заменены на цифры: INPUT можно заменить на 0, OUTPUT — на 1. Никакой ошибки не будет.
Еще пару слов про цифровые выводы Arduino: большинство источников утверждают, что их 13 и на плате Arduino можно найти обозначения от 2 до 13 (на некоторых платах D2-D13) контакты 0 и 1 обозначены как RX0 и TX1. Они служат для программирования контроллера, на первых порах их лучше не трогать, а вот о контактах с 14 по 19 нет вообще никаких упоминаний. На самом деле, аналоговые входы А0 — А5 могут быть использованы, как цифровые D14 — D19. A6 и A7 не могут быть использованы, как цифровые.
Следующая тема этого поста — команда digitalWrite(2, HIGH). Эта команда действует двояко:
— если контакт настроен как вход, то по этой команде между плюсом питания и контактом порта будет включен подтягивающий резистор сопротивлением 20-50 кОм. Нужен он для того, чтобы создать на входе высокий потенциал (близкий к напряжению питания). При нажатии на кнопку этот потенциал будет снижаться до нуля.
— если же контакт настроен как выход, то по этой команде контакт будет жестко замкнут на напряжение питания.
Противоположная ей команда digitalWrite(2, LOW) действует следующим образом:
— если контакт настроен как вход, то по этой команде будет отключен подтягивающий резистор.
— если же контакт настроен как выход, то по этой команде контакт будет жестко замкнут на минус питания, грубо говоря, на контакт GND. Вместо двойки нужно подставлять номер контакта с которым предстоит работать (2-19). Константу HIGH можно заменить на 1, константу LOW — на 0.

Функция digitalRead(2) возвращает значение логического уровня контакта, номер которого указан в скобках (2-19). В моем случае если кнопка не нажата, функция будет возвращать 1 (т.к. контакт «подтянут» к питанию через резистор), нажимая на кнопку, я «оттягиваю» потенциал на контакте к нулю и функция будет возвращать 0.
Восклицательный знак перед этой функцией (равно как и перед любым логическим выражением) меняет его значение на противоположное, т.е. если нажата кнопка и на контакте 2 логический ноль, то функция с восклицательным знаком вернет единицу и наоборот.
Полученное этой функцией значение, команда digitalWrite(13, …) отправит его на контакт 13. К этому контакту подключен светодиод. При нажатии на кнопку на контакте 2 единица сменится на 0, функция !digitalRead(2) вернет единицу и светодиод загорится, при отпускании кнопки произойдет всё наоборот и светодиод погаснет. Задача решена. Нажимаю кнопку загрузить и смотрю, что получилось.

Цель достигнута.
Жмите кнопки) Для Вас это — щелчок мышью, а для меня — повод продолжать делиться своими наработками.

Всем Мира и простых решений!
До свидания.

Инструкция по программированию Arduino

Друзья, на связи снова специалист Giant 4 Алексей! Мы продолжаем наш небольшой курс статей, по использованию платы Arduino Nano и так называемой адресной лентой, на основе светодиодов ws 2812 b . На сегодня это уже четвертая статья. В прошлый раз мы написали первую программу для управления лентой. Но все-таки нужно иметь хотя бы небольшое представление о языке программирования, которым мы пользовались. Иначе говорить о чем-то дальше будет просто бессмысленно. И так, перед Вами C / C ++ подобный язык. Конечно же, мы не будем изучать его полностью, но я постараюсь затронуть основные моменты.

Основные функции

Конечно же, это функции setup () и loop () и они нам уже знакомы.

Функция setup () вызывается автоматически, при старте программы. Она выполняется один раз и ничего не возвращает, поэтому мы обозначаем данную функцию типом void . В дальнейшем мы разберем, что это значит.

Функция loop () начинает выполняться после завершения функции setup (), данная функция тоже ничего не возвращает и выполняется по кругу бесконечное количество раз.

И loop (), и setup () являются необходимым минимумом программы. Эти функции должны всегда присутствовать, иначе компилятор выдаст ошибку. Как правило, в setup () происходит инициализация объектов. А в loop () выполняется основная программа и вызываются другие функции.

Типы данных

Конечно же, когда речь идет о программировании, то приходится использовать данные разного типа. Типов достаточно много, но мы разберем лишь некоторые из них.

— Boolean – это логический тип данных, переменные такого типа могут принимать лишь два значения true или false . Где true – это истина, а false – это ложь. Без этого типа было бы невозможно организовать логику программы. Для того, чтобы объявить переменную такого типа, необходимо записать « boolean a ;». И тогда нам будет доступна переменная с именем «а» типа boolean . А для того, чтобы присвоить данной переменной значение, нужно сделать такую запись – « a = true ;». Хотя можно присвоить значение сразу, при объявлении переменной «boolean a = true;». А чтобы в дальнейшем изменить значение переменной, достаточно просто присвоить ей новое значение. Кстати, да, знак равенства – это операция присваивания. Записи с такой операцией принято читать справа налево. « a = true ;» — Значение true присваивается переменно « a ».

boolean a = true;

Таким же образом, как мы объявляли переменные типа boolean , можно объявить переменную любого типа.

— int – пожалуй, самый используемый и востребованный тип. В переменных такого типа хранятся целые числа от -32768 до 32767. Данные ограничения связанны с тем, что на переменную выделяется два байта памяти и больше записать просто не получится. Хотя, если понадобится, то можно воспользоваться другими типами, на которые выделено больше памяти, например, тип long (от -2 147 483 648 до 2 147 483 647).

— String – строковый тип. В переменную такого типа можно записать строку или массив символов.

String s = » Привет «;

Переменная – это имя, закреплённое за выделенной областью памяти. Переменная позволяет опустить потребность контроля, за расположением принадлежащей ей ячейки памяти. Достаточно записать значение в переменную, и значение попадет в выделенную для этого область памяти. При этом, пока существует переменная, присвоенное ей значение будет оставаться в целостности и не будет случайно стерто.

Как мы уже могли понять, переменные могут быть разных типов и содержать в себе разные данные. Мало того, очень важно то, в каком месте объявлена переменная, так как объявление работает лишь в рамках тела, обособленного фигурными скобками. Как только тело заканчивается, переменная перестает существовать. В следующем примере при каждом повторе функции loop (), в начале работы, переменная инициализируется и ей присваивается значение, а в момент завершения, переменная перестает существовать.

String s = » Привет «;

С этим нужно быть аккуратным, так как на инициализацию переменной тратится немного вычислительного ресурса микроконтроллера.

Теперь хочу еще раз обратить ваше внимание на то, что если мы объявим переменную в теле одной функции, и при этом попытаемся использовать в теле другой функции, то программа не сможет ее увидеть. Хорошо, что ошибка вылезет еще на этапе компиляции.

Но при этом, если в теле функции, где объявлена переменная, есть еще какое-то тело, например, условие, то все будет отлично работать.

Также можно объявить глобальную переменную, которая будет видна из любой части программы. Но тогда она никогда не будет очищена. И любое место, где она использована, может повлиять на ее значение. Будьте аккуратны .

Читайте также  Как рассчитать номинал резистора для замены светодиода?

Арифметические операторы

С одним из арифметических операторов Arduino вы уже знакомы – это оператор присваивания «=». Но есть и другие, их немного и смысл, думаю, будет понятен и без объяснений.

— «%» = остаток от деления.

Но, не смотря на всю простоту, я приведу пример.

myInt = myInt * 3;

В первой строчке мы объявляем переменную типа int с именем myInt . В пятой строке мы присваиваем нашей переменной значение из суммы чисел «1» и «2», то есть myInt равен трем. В десятой строке мы присваиваем переменной значение, равное значению переменной, умноженной на «3». Следовательно, 3 * 3 = 9. Но так как функция loop () выполняется по кругу, то при втором проходе, когда переменная уже равна 9, ей будет уже присвоено произведение двух чисел «9» и «3». Следовательно, переменная будет хранить в себе число 27. А при третьем проходе значение превратится в 81. И так будет продолжаться до бесконечности.

И снова мы возвращаемся к этому, только теперь мы уже вооружены некоторыми знаниями и готовы писать свои функции для Ардуино. Да, помимо стандартных setup () и loop () мы можем создавать свои, совершенно любого назначения. Помните, я говорил, что перед названием функции мы пишем « void » именно потому что она ничего не возвращает? Так вот, функция – это отдельно стоящий блок программы, который мы можем вызвать в любой момент. Мы имеем возможность передать функции какие-то значения, чтобы использовать их в теле функции. Также мы можем распорядиться таким образом, чтобы функция вернула значение нам, к примеру, результат расчета. И « void » — это еще один тип данных, использующийся только в купе с функциями. Если перед названием функции стоит « void » — это значит, что функция ничего не возвращает, она делает свои операции и просто заканчивает работу. Функции при программировании Arduino используют, как правило, в тех случаях, когда одно и то же действие необходимо повторять из разных частей программы и с разными значениями. Не понятно? Не страшно, сейчас разберем все подробно.

Создать функцию в Arduino очень просто, ее даже не нужно объявлять, достаточно только записать. Давайте создадим функцию с названием « myFun ». Эта функция ничего не принимает, ничего не возвращает и даже ничего не выполняет. Пока что она просто есть.

Как программируют Arduino

Многие думают, что на языке Wiring, но на самом деле…

Arduino — это программируемый микроконтроллер, который можно использовать в робототехнике, умном доме и вообще запрограммировать его как угодно: чтобы он кормил кота, поливал растения, предупреждал вас о приближении врагов или открывал двери с помощью магнитного ключа. У нас есть подборка 10 интересных вещей, которые можно сделать на этой платформе. Теперь время разобраться, как программисты с ней работают.

Язык Arduino

Если опытный программист посмотрит на код для Arduino, он скажет, что это код на C++. Это недалеко от истины: основная логика Ардуино реализована на C++, а сверху на неё надет фреймворк Wiring, который отвечает за общение с железом.

На это есть несколько причин:

  1. У С++ слава «слишком сложного языка». Arduino позиционируется как микроконтроллеры и робототехника для начинающих, а начинающим иногда трудно объяснить, что С++ не такой уж сложный для старта. Проще сделать фреймворк и назвать его отдельным языком.
  2. В чистом С++ нет удобных команд для AVR-контроллеров, поэтому нужен был инструмент, который возьмёт на себя все сложные функции, а на выходе даст программисту часто используемые команды.
  3. Разработчики дали программистам просто писать нужные им программы, а все служебные команды, необходимые для правильного оформления кода на С++, взяла на себя специальная среда разработки.

Подготовка и бесконечность

В любой программе для Arduino есть две принципиальные части: подготовительная часть и основной цикл.

В подготовительной части вы говорите железу, чего от вас ожидать: какие порты настроить на вход, какие на выход, что у вас как называется. Например, если у вас датчик подключён ко входу 10, а лампочка к выходу 3, то вы можете обозвать эти входы и выходы как вам удобно, а дальше в коде обращаться не к десятому входу и третьему выходу, а по-человечески: к датчику или лампочке. Вся часть с подготовкой выполняется один раз при старте контроллера. Контроллер всё запоминает и переходит в основной цикл.

Основной цикл — это то, что происходит в функции loop(). Ардуино берёт оттуда команды и выполняет их подряд. Как только команды закончились, он возвращается в начало цикла и повторяет всё. И так до бесконечности.

В основном цикле мы описываем все полезные вещи, которые должен делать контроллер: считывать данные, мигать лампами, включать-выключать моторы, кормить кота и т. д.

Что можно и чего нельзя

Ардуино работает на одноядерном и не шибко шустром процессоре. Его тактовая частота — 16 мегагерц, то есть 16 миллионов процессорных операций в секунду. Это не очень быстро, плюс ядро только одно, и оно исполняет одну команду за другой.

Вот какие ограничения это на нас накладывает.

Нет настоящей многозадачности. Можно симулировать многозадачность с помощью приёма Protothreading, но это скорее костыль. Нельзя, например, сказать: «Когда нажмётся такая-то кнопка — сделай так». Вместо этого придётся в основном цикле писать проверку: «А эта кнопка нажата? Если да, то. »

Нет понятия файлов (без дополнительных примочек, библиотек и железа). На контроллер нельзя ничего сохранить, кроме управляющей им программы. К счастью, есть платы расширения, которые позволяют немножко работать с файлами на SD-карточках.

Аналогично с сетью: без дополнительных плат и библиотек Ардуино не может ни с чем общаться (кроме как включать-выключать электричество на своих выходах).

Полегче со сложной математикой: если вам нужно что-то сложное типа тригонометрических функций, будьте готовы к тому, что Ардуино будет считать их довольно медленно. Для вас это одна строчка кода, а для Ардуино это тысячи операций под капотом. Пощадите.

Отчёты? Ошибки? Только при компиляции. У Ардуино нет встроенных средств сообщить вам, что ему нехорошо. Если он завис, он не покажет окно ошибки: во-первых, у него нет графического интерфейса, во-вторых — экрана. Если хотите систему ошибок или отчётность, пишите её 🙂

Если серьёзно, то перед заливом программы на контроллер компилятор проверит код и найдёт в нём опечатки или проблемы с типами данных. Но на этом всё: если у вас случайно получилась бесконечная петля в коде или при каких-то обстоятельствах вы повесите процессор делением на ноль — жмите перезагрузку и исправляйте код.

И всё же

Ардуино — это кайф: вы с помощью кода можете управлять физическим миром, моторами, лампами и электродеталями. Можно создать умную розетку; можно собрать умный замок для сейфа; можно сделать детектор влажности почвы, который будет включать автоматический полив. И всё это — на довольно понятном, читаемом и компактном языке C++, на который сверху ещё надета удобная библиотека для железа. Прекрасный способ провести выходные.

Какие ещё языки используют для Arduino

Но чу! Под Arduino можно писать и на других языках!

С. Как и С++, Си легко можно использовать для программирования микроконтроллеров Arduino. Только если С++ не требует никаких дополнительных программ, то для С вам понадобится WinAVR, чтобы правильно перевести код в язык, понятный контроллерам AVR.

Python. Было бы странно, если бы такому универсальному языку не нашлось применения в робототехнике. Берёте библиотеки PySerial и vPython, прикручиваете их к Python и готово!

Java. Принцип такой же, как в Python: берёте библиотеки для работы с портами и контроллерами и можно начинать программировать.

А вообще Arduino работает на контроллерах AVR, и прошить их можно любым кодом, который скомпилирован под это железо. Всё, что вам нужно — найти библиотеку для вашего любимого языка, которая преобразует нужные команды в машинный код для AVR.

Arduino: выбор платы, подключение и первая программа

Arduino — это электронная платформа с открытым исходным кодом, которая позволяет взаимодействовать с окружающим миром. Благодаря ей можно создать всё, что придёт в голову — от простых электронных игрушек и автоматизации быта до электронной начинки боевого робота для состязаний, управляемого силой мысли (без шуток).

Из чего состоит Arduino?

На аппаратном уровне это серия смонтированных плат, мозгом которых являются микроконтроллеры семейства AVR. Подробнее о том, чем микроконтроллер отличается от микропроцессора.

Платы имеют на борту всё необходимое для комфортной работы, но их функциональности часто бывает недостаточно. Чтобы сделать свой проект более интерактивным, можно использовать различные модули и платы расширений, совместимые с платформой Arduino. Сюда входят датчики (температуры, освещения, влаги, газа/дыма, атмосферного давления), устройства ввода (клавиатуры, джойстики, сенсорные панели) и вывода (сегментные индикаторы, LCD/TFT дисплеи, светодиодные матрицы).

На программном уровне платформа Arduino представляет собой бесплатную среду разработки Arduino IDE. Микроконтроллеры надо программировать на языке C++, с некоторыми отличиями и облегчениями, созданными для быстрой адаптации начинающих. Компиляцию программного кода и прошивку микроконтроллера среда разработки берёт на себя.

Существует также s4a.cat — сервис, базирующийся на Scratch, позволяющий более наглядно вести разработку на Arduino. Он подойдёт для обучения детей, а также если вы разово хотите создать простое устройство без изучения языка программирования Arduino и различных документаций. Для остальных же случаев лучше придерживаться традиционного процесса разработки.

Нужно ли уметь паять?

Знания в области электромонтажа приветствуются, но совсем не обязательны. Простые устройства на базе Arduino часто выполняются в виде макета. Для этого используется беспаечная макетная плата (англ. breadboard), на которой происходит коммутация модулей с платой Arduino с помощью перемычек.

Макетная плата на 400 отверстий (имеются шины питания по бокам). Источник

Также существуют наборы, в которые входят сразу плата Arduino (оригинальная или от стороннего производителя), макетная плата, перемычки и различные радиоэлементы, датчики, модули. Например, такой:

Читайте также  Разбилась лампа дневного света что делать?

Набор для изучения Arduino. Источник

Какие бывают платы

По производителю

Существуют как официальные версии плат Arduino, так и платы от сторонних производителей. Оригинальные платы отличаются высоким качеством продукта, но и цена тоже выше. Они производятся только в Италии и США, о чём свидетельствует надпись на самой плате.

На примере самой популярной платы Arduino UNO:

    Оригинальная плата. Поставляется только в фирменной коробке, имеет логотип компании, на портах платы — маркировка. Цена от производителя 20 €.

Оригинальная плата Arduino UNO. Источник

Плата Arduino UNO от стороннего производителя. Источник

По назначению

У платы UNO достаточно портов для реализации большинства проектов. Однако иногда возможностей UNO может быть недостаточно, а иногда — избыточно. По этой причине как оригинальный, так и сторонние производители выпускают большое количество плат, различающихся характеристиками микроконтроллера, количеством портов и функциональным назначением.

Различные платы Arduino. Источник

Самые популярные из них:

  • Arduino Nano — различие с UNO только в конструктивном исполнении. Nano меньше.
  • Arduino Mega — плата на базе мощного микроконтроллера. Имеет большое количество портов.
  • Arduino Micro — имеет встроенную поддержку USB-соединения, а потому может использоваться как HID-устройство (клавиатура, мышь, MIDI-устройство).
  • Arduino Ethernet — имеет возможность подключения к сети через Ethernet-провод. На плате также расположен слот для microSD карточки.
  • Arduino Mini — по характеристикам немного уступает UNO. Преимуществом платы является её миниатюрное исполнение.
  • Arduino Due — плата на базе 32-разрядного ARM микроконтроллера. Имеет преимущество в производительности по сравнению с остальными.
  • Arduino LilyPad — форм-фактор позволяет использовать плату в предметах одежды и текстиля.
  • Arduino Yún — «нужно было ставить линукс…». Имеет поддержку дистрибутива Linux, встроенную поддержку Ethernet и Wi-Fi, слот для microSD. Как и Micro, имеет встроенную поддержку USB-соединения.

Установка ПО

После выбора необходимой платы нужно установить бесплатную среду разработки Arduino IDE, которую можно найти на официальном сайте, а также, по необходимости, драйвер CH340.

Недавно открылась облачная платформа Arduino Create, которая покрывает большинство этапов разработки (от идеи до сборки). Вам не нужно ничего устанавливать на свой компьютер, всё необходимое платформа берёт на себя. В первую очередь — онлайн редактор кода.

В Arduino Create имеется доступ к обучающим материалам, проектам. Вы сможете общаться с профессионалами и помогать новичкам.

Среда разработки Arduino IDE

Особенности программирования на платформе Arduino

Термины

Программный код для Arduino принято называть скетчами (англ. sketches). У скетчей есть два основных метода: setup() и loop() . Первый метод автоматически вызывается после включения/сброса микроконтроллера. В нём происходит инициализация портов и различных модулей, систем. Метод loop() вызывается в бесконечном цикле на протяжении всей работы микроконтроллера.

Порты — неотъемлемая часть любого микроконтроллера. Через них происходит взаимодействие микроконтроллера с внешними устройствами. С программной стороны порты называются пинами. Любой пин может работать в режиме входа (для дальнейшего считывания напряжения с него) или в режиме выхода (для дальнейшей установки напряжения на нём).

Любой пин работает с двумя логическими состояниями: LOW и HIGH , что эквивалентно логическому нулю и единице соответственно. У некоторых портов есть встроенный АЦП, что позволяет считывать аналоговый сигнал со входа (например, значение переменного резистора). Также некоторые пины могут работать в режиме ШИМ (англ. PWM), что позволяет устанавливать аналоговое напряжение на выходе. Обычно функциональные возможности пина указываются на маркировке самой платы.

Основные функции

Для базовой работы с платой в библиотеке Arduino есть следующие функции:

  • pinMode(PIN, type) — указывает назначение конкретного пина PIN (значение type INPUT — вход, OUTPUT — выход);
  • digitalWrite(PIN, state) — устанавливает логическое состояние на выходе PIN ( state LOW — 0, HIGH — 1);
  • digitalRead(PIN) — возвращает логическое состояние со входа PIN ( LOW — 0, HIGH — 1);
  • analogWrite(PIN, state) — устанавливает аналоговое напряжение на выходе PIN ( state в пределах от 0 до 255);
  • analogRead(PIN) — возвращает значение аналогового уровня сигнала со входа PIN (пределы зависят от разрядности встроенного АЦП. Обычно разрядность составляет 10 бит, следовательно, возвращаемое значение лежит в пределах от 0 до 1023);
  • delay(ms) — приостанавливает исполнение скетча на заданное количество миллисекунд;
  • millis() — возвращает количество миллисекунд после момента запуска микроконтроллера.

В остальном процесс программирования на Arduino такой же, как на стандартном C++.

Пишем первую программу

Вместо всем привычных Hello World’ов в Arduino принято запускать скетч Blink, который можно найти в ФайлПримеры01.BasicsBlink. Там же можно найти множество других учебных скетчей на разные темы.

Почти на всех платах размещён светодиод, номер пина которого содержится в переменной LED_BUILTIN . Его можно использовать в отладочных целях. В следующем скетче будет рассмотрен пример управления таким светодиодом.

Рассмотрим скетч Blink:

Прошивка

После написания необходимо «залить» скетч на микроконтроллер. Как уже говорилось, платформа Arduino берёт весь процесс прошивки микроконтроллера на себя — вам лишь необходимо подключить плату к компьютеру.

Перед прошивкой микроконтроллера нужно выбрать вашу плату из списка в IDE. Делается это во вкладке ИнструментыПлата. Большинство существующих плат уже там есть, но при необходимости можно добавлять другие через Менеджер Плат.

После этого нужно подключить плату Arduino к любому USB-порту вашего компьютера и выбрать соответствующий порт во вкладке ИнструментыПорт.

Теперь можно приступать к прошивке микроконтроллера. Для этого достаточно нажать кнопку Загрузка, либо зайти на вкладку СкетчЗагрузка. После нажатия начнётся компиляция кода, и в случае отсутствия ошибок компиляции начнётся прошивка микроконтроллера. Если все этапы выполнены правильно, на плате замигает светодиод с периодом и интервалом в 1 сек.

Обмен данными с компьютером

У всех плат Arduino есть возможность обмена информацией с компьютером. Обмен происходит по USB-кабелю — никаких дополнительных «плюшек» не требуется. Нам нужен класс Serial , который содержит все необходимые функции. Перед работой с классом необходимо инициализировать последовательный порт, указав при этом скорость передачи данных (по умолчанию она равна 9600). Для отправки текстовых данных в классе Serial существуют небезызвестные методы print() и println() . Рассмотрим следующий скетч:

В Arduino IDE есть Монитор порта. Запустить его можно через ИнструментыМонитор порта. После его открытия убедитесь, что Монитор работает на той же скорости, которую вы указали при инициализации последовательного порта в скетче. Это можно сделать в нижней панели Монитора. Если всё правильно настроено, то ежесекундно в Мониторе должна появляться новая строка « T for Tproger ». Обмен данными с компьютером можно использовать для отладки вашего устройства.

Информацию на стороне компьютера можно не только получать, но и отправлять. Для этого рассмотрим следующий скетч:

Прошиваем микроконтроллер и возвращаемся в Монитор порта. Вводим в верхнее поле 1 и нажимаем Отправить. После этого на плате должен загореться светодиод. Выключаем светодиод, отправив с Монитора 0 . Если же отправить символ T , в ответ мы должны получить строку « proger ».

Таким способом можно пересылать информацию с компьютера на Arduino и обратно. Подобным образом можно реализовать связь между двумя Arduino.

А как подключать модули?

Для работы с датчиками и модулями их изготовители создают специальные библиотеки. Они служат для простой интеграции модулей в вашу систему. Подключение библиотеки возможно с zip файла или с помощью Менеджера Библиотек.

Однако большое количество датчиков являются бинарными, т. е. считывать информацию с них можно простой функцией digitalRead() .

Курс arduino — логика

ВИДЕОУРОКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ НА ARDUINO ДЛЯ ВОЗРАСТА 10+

Arduino — это микрокомпьютер для знакомства детей с микроэлектроникой.

Платформа пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования.

Arduino позволяет детям выйти за рамки виртуального компьютерного мира в физический и взаимодействовать с ним. Устройства на базе Arduino могут получать информацию об окружающей среде посредством различных датчиков, а также могут управлять различными устройствами.

Курс подойдет для детей в возрасте 10+, которые умеют вводить текст с клавиатуры.

Для того, чтобы оценить удобство формата обучения онлайн — Пройдите Бесплатно 3 Пробных видеоурока

ВИДЕО-УРОКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ НА ARDUINO ДЛЯ ВОЗРАСТА 10+

Arduino — это микрокомпьютер для знакомства детей с микроэлектроникой.

Платформа пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования.

Arduino позволяет детям выйти за рамки виртуального компьютерного мира в физический и взаимодействовать с ним. Устройства на базе Arduino могут получать информацию об окружающей среде посредством различных датчиков, а также могут управлять различными устройствами.

Курс подойдет для детей в возрасте 10+, которые умеют вводить текст с клавиатуры.

Для того, чтобы оценить удобство формата обучения онлайн — Пройдите Бесплатно 3 Пробных видео-урока

ВИДЕО-УРОКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ НА ARDUINO ДЛЯ ВОЗРАСТА 10+

Arduino — это микрокомпьютер для знакомства детей с микроэлектроникой.

Платформа пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования

Arduino позволяет детям выйти за рамки виртуального компьютерного мира в физический и взаимодействовать с ним. Устройства на базе Arduino могут получать информацию об окружающей среде посредством различных датчиков, а также могут управлять различными устройствами.

Курс подойдет для детей в возрасте 10+, которые умеют вводить текст с клавиатуры.

Для того, чтобы оценить удобство формата обучения онлайн — Пройдите Бесплатно 3 Пробных видео-урока

Познакомиться с программированием Arduino можно онлайн — в программе Tinckercard, или используя набор элементов с микроконтроллером Arduino

(по доставке в Ваш регион уточните у менеджера)

НА КУРСЕ РЕБЕНОК НАУЧИТСЯ:

  • Основам электроники
  • Самостоятельно собирать электрические схемы
  • Программировать на языке Си++
  • Самостоятельно собирать и программировать роботов
  • Создавать устройства интернета вещей
  • Управлять роботом и устройствами интернета вещей с помощью смартфона
  • Воплощать свои самые фантастические идеи в жизнь
  • Технической грамотности
  • Разовьет образное мышление
  • Раскроет свой творческий потенциал

» data-img-src=»https://fs-thb02.getcourse.ru/fileservice/file/thumbnail/h/beb851a8fe58534992b22e81ea2d8c25.png/s/s1200x/a/25572/sc/202″ > ARDUINO — это новый мир и увлекательное полезное хобби

ARDUINO — это новый мир и увлекательное полезное хобби

» style=»border-radius: 3px !important; box-shadow: 0 0 8px 0px #247f91; » />

ARDUINO — это новый мир и увлекательное полезное хобби